一种基于曲线轨迹和大纵坡环境下的架桥机过跨方法与流程

本发明涉及桥梁施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于曲线轨迹和大纵坡环境下的架桥机过跨方法。

背景技术：

马来西亚sukeca4高速公路项目位于马来西亚首都吉隆坡，其桥梁上部结构主要为预制小箱梁设计，由于地形条件限制桥梁最大设计纵坡达±7％，小箱梁最大设计长度为42m，采用步履式公路架桥机进行架设。

从国内外箱梁安装的架桥机现状来看,我国目前的公路架桥机概括起来可以分为导梁式架桥设备与专用架桥机两大类，性能各异。一般国内外比较成熟的架设线路条件是纵坡3％以内，横坡5％以内，最小曲线半径为350m，该条件下架桥机转弯幅度小，支腿高度矮，稳定性较好，运梁、喂梁空间大。而马来西亚sukeca4项目由于受到地形、地理位置限制，主线及匝道桥梁部分位置设计最大纵坡达到7％，最大横坡达到6％，最大小箱梁重量约180t。部分位置处于小半径曲线状态，拟采用架桥机架设的路线最小曲线半径为160m，架梁条件极为苛刻，这就对架桥机的实用性、先进性、可靠性等性能提出了更高的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于曲线轨迹和大纵坡环境下的架桥机过跨方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于曲线轨迹和大纵坡环境下的架桥机过跨方法，所述架桥机沿具有曲线轨迹和不同高度的桥的纵桥向发生线性移动，所述架桥机的主梁的底部设置有多个支撑节点，在多个所述支撑节点处均设置有支撑连接装置，其均包括前支腿、中支腿和尾支腿，其包括以下步骤：

s1、在所述主梁的底部的多个所述支撑节点处增设若干对临时支腿，若干对所述临时支腿可随时挪动位于主梁的底部的支撑位置；

s2、在所述主梁的底部，位于若干所述支撑节点处还设置有若干支撑旋转装置，用于调整所述架桥机位于所述桥上的线性轨迹位置；

s3在所述主梁的底部，位于若干所述支撑节点处还设置有若干顶升装置，用于调节所述架桥机不同节段的高度。

优选地，所述临时支腿包括，临时中支腿，所述临时中支腿设置在所述主梁的底部位于前支腿和所述中支腿之间，所述临时中支腿可沿所述主梁的底部长度方向自由移动。

优选地，所述临时中支腿的高度可调节。

优选地，所述步骤s2中的若干所述支撑旋转装置为旋转铰，其均设置在所述支撑连接装置与所述主梁之间。

一种基于曲线轨迹环境下的架桥机箱梁过跨施工步骤，其包括以下步骤：

a1，对所述架桥机进行一次线性调整，使所述架桥机的所述前支腿至所述中支腿节段位于所述桥的曲线外侧切线位置处；

a2，对所述架桥机进行二次线性调整，以所述中支腿为轴心，旋转所述架桥机，使所述架桥机位于所述前支腿与所述中支腿的节段朝所述桥的长度延伸方向桥面的平直轨迹节段位置旋转挪动，使所述架桥机位于所述前支腿与所述中支腿的节段跨过所述桥的曲线轨迹节段，位于桥的平直轨迹节段；

a3，对所述架桥机进行三次线性调整，前推所述架桥机，使所述架桥机位于所述中支腿和所述尾支腿的节段跨过所述桥的曲线轨迹的节段至所述桥的平直轨迹节段。

优选地，在架桥机进行二次线性调整时，通过水准测量装置测量所述前支腿和所述中支腿的与所述主梁的高差，将所述主梁的坡度控制在1％以内。

一种基于高度差环境下的架桥机箱梁过跨施工步骤，其包括以下步骤：

b1，对所述架桥机进行过跨前调整，使所述架桥机的各个节段具备高度调节条件；

b2，进行架桥机的上坡过跨作业，使所述架桥机的前部位移至过跨轨迹的坡顶；

b3，对所述步骤b2中位于坡顶的架桥机，进行下坡过跨作业，使所述架桥机的整机位移至过跨轨迹的水平段。

优选地，所述步骤b2中，进行所述架桥机的上坡过跨作业包括，对所述架桥机的各个节段进行多次间歇性高程提升，并进行顶推作业使所述架桥机朝所述坡顶的方向发生位移。

优选地，所述步骤b3中，进行所述架桥机的下坡过跨作业包括，对所述架桥机的各个节段进行多次间歇性高程下降，并进行顶推作业使所述架桥机朝下坡的所述水平段方向发生位移。

优选地，所述架桥机进行上坡过跨作业时，进行高程提升、以及所述架桥机在进行下坡过跨作业时，进行高升下降过程中，均设置有锚固装置对所述架桥机进行临时固定。

本发明至少包括以下有益效果：

1、实现架桥机在小曲线、大纵坡条件下的架梁作业，提高架桥机的适用性能和安全性能，同时提高了架梁作业功效，扩宽了架桥机架设小箱梁这一施工工艺的应用领域，降低了施工成本，具有显著的社会效益和经济效益。

2、解决了传统的架桥机应对与坡度较大以及曲线较大的复杂的过跨施工方式，传统的大纵坡过跨施工工艺中，通过增设多个临时支腿的方式进行轮流倒换以达到过跨目的，该方式安全风险大、施工繁琐、工期长，本申请的技术方案有效解决了这一技术弊端。

3、克服了小半径、窄桥面架桥机过跨作业中搭设临时辅助支撑平台的问题，提高架桥机的适用性能和作业功效，扩宽了架桥机架设小箱梁这一施工工艺的应用领域，降低了施工成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

本发明的一种基于曲线轨迹和大纵坡环境下的架桥机过跨方法，所述架桥机沿具有曲线轨迹和不同高度的桥的纵桥向发生线性移动，所述架桥机的主梁的底部设置有多个支撑节点，在多个所述支撑节点处均设置有支撑连接装置，其均包括前支腿、中支腿和尾支腿，其包括以下步骤：

s1、在所述主梁的底部的多个所述支撑节点处增设若干对临时支腿，若干对所述临时支腿可随时挪动位于主梁的底部的支撑位置；

s2、在所述主梁的底部，位于若干所述支撑节点处还设置有若干支撑旋转装置，用于调整所述架桥机位于所述桥上的线性轨迹位置；

s3在所述主梁的底部，位于若干所述支撑节点处还设置有若干顶升装置，用于调节所述架桥机不同节段的高度。

实施例一：

架桥机在具有曲线轨迹的施工过跨步骤包括：

(一)增加一对临时中支腿

架桥机原设计能通过的最小曲线半径仅为200m，而且通过每隔1-2m倒换一次尾支腿和中支腿来实现支腿前移，这样导致桥机过跨时要不停的倒换中支腿和尾支腿，倒换次数多，工人体力损耗大，工作效率低。并且现场存在8.9m桥面但曲线半径仅仅160m的工况，超过桥机设计的曲线施工环境(计划搭设钢管桩支架辅助桥机过跨)。增加一套临时中支腿，使小曲线过跨时临时中支腿和尾支腿可以一前一后错位支撑，减少中支腿倒换的次数，并避免了曲线施工的架桥机辅助支架的搭设。

(二)关键位增置铰座

在以下几个架桥机关键位置设置铰座：

1、前支腿的反滚轮組机构下方设置一个旋转铰，上下横梁之间设置一个旋转铰；

2、中支腿的反滚轮組机构下方设置一个旋转铰，元宝梁与横移机构横梁之间设置一个旋转铰；

3、天车纵移机构上下横梁设置一个旋转铰；

4、横联与导梁结合处设置一个旋转铰。

在架桥机曲线段过跨时，前、中支腿反向横移时，前支腿下横梁及中支腿横移机构沿横移轨道行进，前支腿上横梁及中支腿元宝梁在横移过程中与铰座下方机构形成反向位移，在单次线性调整中以获得最大的调整幅度。各支腿反滚轮组下方旋转铰座跟随上横梁旋转，此铰座的可完全释放梁与支腿之间因线性调整而形成的应力。

曲线段架桥机前辅助支腿在超前墩盖梁上就位时需要适应超前墩线性支撑，需要架桥机导梁框架形变，单推一侧主梁后，导梁前后横联铰座及天成纵移机构铰座适应性跟随选转，以克服横联与导梁、天车纵移机构与导梁的应力。

(三)增加前支腿、中支腿顶升行程

架桥机过纵坡的时候，普通架桥机超过2％纵坡的坡度时前支腿和中支腿就需要接入或者拆除加高节来进行整机高度调节，这种方式功效极低，频繁的进行支腿切换受力安全风险较高。本申请中，将前支腿增设一套由油缸带动的爬升架，使前支腿自由可调行程达到3m；给中支腿增加一套液压油缸顶升系统，使中支腿自由可调行程达到1.4m。可大幅提高功效，减少各支腿在高姿态下的力的切换，减少支腿加高节的安装和拆除，增加了大纵坡过跨的安全系数。

实施例二：

架桥机在具有高度差环境轨迹的施工过跨步骤包括：

(一)准备工作：

上坡准备；拆除前临时支腿加高节，直至前部临时支腿底标高大于前支腿拆除所有加高节和油缸最短时的支腿底标高以上20cm，避免前临时支腿高度不够导致前台车无法在超前墩上就位。计算标高差值时应考虑跨度不同时主梁的下挠量。

下坡准备：进行过跨前安全检查，包括架桥机、桥面湿接缝连接、工索具等情况。然后将前辅助支腿、前支腿所有加高节、横联安装，将临时中支腿拆至中支腿后方安装，形成可分多级整机降低的条件。

(二)上坡过跨作业：

1、主梁第1次前推

通过前支腿和中支腿的横移调整架桥机线形，匹配待架设桥跨的桥梁线形，主梁第1次前推直至尾部支腿靠近中支腿处，锁好主梁与支腿之间的锚固压板。

2、架桥机第1次升高

整机升高前，调整尾支腿高度，保证尾支腿行程大于前支腿最大顶升行程20cm以上，预留尾支腿倒换行程的空间余量，确保中支腿受力之后尾支腿能够收起脱空。前支腿与尾支腿交替顶升，升高高度根据前支腿和尾支腿的最大安全可控行程为标准，尾支腿顶升过程中使用6个3t葫芦将尾支腿与桥面预埋钢筋横向、纵向相连，停止顶升后立即收紧锚固葫芦。

整机升高后，根据具体纵坡坡度给中支腿增加加高节。中支腿和临时中支腿前行移至前支腿与中支腿之间的间距约27m，中支腿受力支撑，中支腿轨道枕木支垫牢固后，脱空尾支腿，使中支腿完全受力，再用4个5t葫芦将中支腿与桥面锚固，锚固形式以“八”字形锚固最佳。

3、架桥机第2次升高

临时中支腿前移至距前支腿后方中心1.7m，支撑受力，脱空前支腿，加入加高节，接入前支腿加高节与行走机构法兰螺栓时，提前将行走机构与轨道锚固，防止侧翻，高度应与前支腿最大顶升行程相匹配。尾支腿移至中支腿后方2.5m，根据具体桥梁坡度考虑是否在尾支腿加入加高节，原则为尾支腿剩余顶升行程应至少大于前支腿最大顶升行程20cm。尾支腿和前支腿顶升受力后，中支腿和临时中支腿悬空，然后交替顶升尾支腿和前支腿使整机升高，升高过程中架桥机前后高差不超过20cm。

4、架桥机第3次升高

在前支腿第三节加高节上装上横联，以增加前支腿增高后支腿稳定性，根据桥梁坡度大小重复上述步骤，直至前临时支腿与超前墩盖梁高度相匹配，整机升高完成。

5、架桥机第2次前推

解除主梁与支腿之间的锚固压板约束，用水准仪测量前支腿和中支腿处主梁高差，确保主梁坡度小于1％，并且前支腿高于中支腿，用2台5t手拉葫芦将前支腿与桥面拉紧锚固，4台5t葫芦将中支腿与桥面锚固，2台5吨葫芦将前支腿与超前墩墩身锚固，确保各支腿稳定性。将主梁前移天车后退，直至前临时支腿就位距离超前墩盖梁边缘7cm以上，预留保护层和安装前支腿的空间，使前临时支腿支撑在盖梁上。收起临时中支腿，移至前支腿后方0.5m，同时两侧顶升尾支腿使中支腿悬空，拆除中支腿加高节，将中支腿移动至临时中支腿后方支撑并锚固。

6)、架桥机第3次前推

收起前支腿前行至超前墩，前支腿前移就位时需缓慢进行，以防前支腿冲撞到前临时支腿使架桥机失稳。前支腿就位后，天车行至跨中，收起尾支腿，利用前支腿油缸调整前、中支腿高差确保主梁坡度小于1％，使用4个5吨葫芦和钢丝绳将前支腿与桥面预埋筋和超前墩墩身进行锚固，主梁前推直至前、中支腿分别支撑在主梁高抗剪区域，最后利用皮尺测量前、中支腿轨道平行度，确保两条轨道绝对平行，避免架桥机横移啃轨失稳。尾支腿支垫时，可以错位支撑，预留运梁车通道位置，此时架桥机过跨完成。

(三)下坡过跨作业：

1、架桥机第一级降低：尾支腿移至中支腿后方，中支腿前移至距前支腿27米左右的位置，中支腿受力后用葫芦拉“八字”锚固。天车前移至前支腿和中支腿之间，靠近中支腿的位置。收起尾支腿，交替操作前支腿和中支腿，交替降低主梁时，先降低中支腿，再降前支腿，要求高差不超过20cm，中支腿剩余20cm行程时停止，以避免反滚轮組与主梁脱空后间隙过大导致中支腿无法脱离桥面。

2、架桥机下坡第二次前推：该步骤与上坡过跨架桥机第二次前推类似，不同处在于前辅助支腿就位距离超前墩盖梁边缘至少15cm，此时需用吊线锤对前辅助支腿精确定位。此步骤为关键步骤，因主梁扰度受载荷后变化，前、尾支腿在整机第二级降低前后的高差不匹配等原因，架桥机辅助支腿极易无法在超前墩盖梁上支撑。定位时主臂伸出宜短不宜长，如过长导致上述情况会因为中支腿处于悬空状态且无法后退，造成严重后果；如果长度稍短，则可以利用前支腿在超前墩盖梁上二次就位调整前辅助支腿站位位置。

3、架桥机最终级降低：尾支腿移动到主梁尾部伸出最大安全行程，根据实际坡度安装加高节支撑，使中支腿脱空。使用6个葫芦通过“八字”锚将尾支腿与桥面进行锚固，用2个葫芦将前支腿与桥面拉紧锚固，锁好主梁与支腿之间的锚固压板。两台天车移至尾支腿附近，将中支腿向前移动到前支腿后面，操作尾支腿和前支腿交替降低，交替降低主梁时，先降低尾支腿，再降前支腿，过程中前后高差不超过20cm。在大悬臂工况下整机降到最低直至尾支腿无法下降。

4、尾支腿与临时中支腿受力切换：将临时中支腿行程伸后支垫好枕木，使用6个葫芦将尾支腿与桥面锚固，锁好主梁与临时中支腿之间的锚固压板，缓慢收起尾支腿将切换受力到临时中支腿上，并且拆除尾支腿所有加高节。临时中支腿和前支腿交替降低，直至前辅助支腿在超前墩上受力支撑，然后中支腿在前支腿后面支撑受力，整机降低完成。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

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